机械密封

摘要

本发明提供一种机械密封，其能够提高构成密封环的分割体的定位精度。本发明的机械密封中，在旋转环（110）上，设置有垂直于旋转环（110）中轴线的垂直面（112），和在外周面侧随着远离垂直面（112）而直径缩小的锥面（113），通过由支承垂直面（112）的支承部件（120）和推压锥面（113）的压紧部件（130）夹持旋转环（110）的外周面侧，将多个分割体以被定位的状态固定，在支承部件（120）和垂直面（112）之间配置弹性部件（140），通过弹性部件（140）支承垂直面（112），并且压紧部件（130）的内周面侧的锥面（137）以直接面接触的状态推压锥面（123）。

权利要求

1.一种机械密封，其特征在于，

具有分体式密封环，其通过组合分割后的分割体而构成环状的密封环，在所述的密封环上设置有垂直于该密封环中轴线的垂直面，和在外周面侧随着远离所述垂直面而直径缩小的锥面，利用支承所述垂直面侧的支承部件和支承所述密封环的所述锥面的压紧部件来夹持所述密封环的外周侧，由此使多个所述分割体以被定位的状态固定，在所述支承部件和所述垂直面之间配置弹性部件，通过该弹性部件支承所述垂直面，并且所述压紧部件内周侧设置的锥面以直接面接触的状态支承所述密封环的所述锥面。

2.根据权利要求1所述的机械密封，其特征在于，

所述密封环的所述锥面随着接近所述密封环的滑动面而直径增大。

3.根据权利要求1或2所述的机械密封，其特征在于，

在所述机械密封的内周侧密封有密封对象流体，所述垂直面和所述密封环的所述锥面被设置于不与密封对象流体接触的位置。

说明书

机械密封

技术领域

[0001] 本发明涉及一种具有分体式密封环的机械密封。

背景技术

[0002] 在机械密封中，从安装性能等观点考虑已知有如下技术，即，对密封环（seal ring）进行分割，在安装于安装部位时，通过对分割后的分割体组合，构成环形的密封环。其中，机械密封中的密封环多由碳化硅（SiC）或氧化铝等的陶瓷（塑性材料）构成，在这种情形下，不能用螺栓之类的紧固件对分割体之间进行固定。因此采用如下结构，即，使用多个部件，对多个分割体进行定位并加以固定。以下，参照图5，对现有技术例的分体式密封环的固定结构进行说明。

[0003] 在图5（a）所示的分体式密封环310中，通过支承部件320和压紧部件330，将构成分体式密封环310的两个分割体以被定位的状态固定。即，在利用支承部件320的端面321支承垂直于分体式密封环310的密封环中轴线的垂直面311的状态下，利用压紧部件
330的内周面侧的锥面331压紧分体式密封环310外周面侧的锥面312，由此使两个分割体以被定位的状态固定。这里，上述分体式密封环310采用以下结构，即，垂直面311以直接面接触的状态紧贴于支承部件320的端面321，且锥面312也以直接面接触的状态紧贴于压紧部件330内周面侧的锥面331。

[0004] 在图5（b）所示的分体式密封环410中，与图5（a）所示的分体式密封环310的情形相同，在利用支承部件420的端面421支承垂直于分体式密封环410的密封环轴线的垂直面411的状态下，利用压紧部件430的内周面侧的锥面431压紧分体式密封环410外周面侧的锥面412，由此使两个分割体以被定位的状态固定。这里，上述分体式密封环410采用以下结构，即，在垂直面411和支承部件420的端面421之间，以及锥面412和压紧部件430内周面侧的锥面431之间，分别设置有弹性部件440、450。

[0005] 在上述图5（a）所示的分体式密封环310的情形下，由于利用支承部件320和压紧部件330直接紧固两个分割体被直接紧固，因此若紧固力过大则造成扭曲在分割部分产生阶差，造成泄漏。当为了防止上述问题而减小紧固力时，则可能会由于密封对象流体的压力而导致从分割部分产生泄漏。

[0006] 并且，在图5（b）所示的分体式密封环410的情形下，由于隔着弹性部件440和450来紧固两个分割体的垂直面411和锥面412，因此不存在上述错位的问题。但是，对于垂直面411和锥面412也是隔着弹性部件440和450进行紧固，因此难以使分体式密封环
410的姿势稳定，造成倾斜，造成密封性下降。

[0007] 现有技术文献

[0008] 专利文献

[0009] 专利文献1：日本发明申请公开平04-185976号公报

[0010] 专利文献2：日本发明申请公开2010-19373号公报

发明内容

[0011] 本发明的目的在于提供一种可提高构成密封环的分割体的定位精度的机械密封。

[0012] 本发明为解决上述问题采用了以下手段。

[0013] 即，本发明的机械密封，其特征在于，

[0014] 具有分体式密封环，其通过组合分割后的分割体（除分割为两个的分割体之外，还包括分割为3个以上的分割体的情形）而构成环形的密封环，

[0015] 在所述的密封环上设置有垂直于该密封环中轴线的垂直面，和在外周面侧随着远离所述垂直面而直径缩小的锥面，

[0016] 利用支承所述垂直面侧的支承部件和支承所述锥面的压紧部件来夹持所述密封环的外周侧，由此使多个所述分割体以被定位的状态固定，

[0017] 在所述支承部件和所述垂直面之间配置弹性部件，通过该弹性部件支承所述垂直面，并且所述压紧部件内周侧的锥面以直接面接触的状态支承所述锥面。

[0018] 根据本发明，由于该密封环是利用压紧部件内周面侧的锥面以面接触状态支承环外周面侧的锥面，因此可在轴向和径向的两个方向上正确定位。此外，因为利用支承部件并隔着弹性部件来支承密封环的垂直面，所以密封环即使被压紧部件强力推压，也能够抑制扭曲。因此，能够抑制在分割部分产生阶差。

[0019] 优选所述锥面随着接近所述密封环的滑动面而直径增大。

[0020] 由此，随着密封对象流体的流体压力升高，是作用于锥面的反作用力作用在提高分割体的紧固力的方向上。

[0021] 优选在内周侧密封有密封对象流体，并且所述垂直面和所述锥面被设置于不与密封对象流体接触的位置。

[0022] 例如，通过使垂直面和锥面设置于密封环的外周面侧，而使上述垂直面和锥面位于由密封环（以及其他密封件（seal））密封的区域外，从而能够使其不与密封对象流体接触。“其他密封件”例如为，对密封环与安装密封环的对象侧部件（壳体或轴）之间的间隙进行密封的密封件。

[0023] 由此，在分割体的固定部分处不会受到密封对象流体的影响。

[0024] 如以上说明，根据本发明，能够提高构成密封环的分割体的定位精度。

附图说明

[0025] 图1是表示本发明实施例的机械密封的安装状态的示意性剖面图。

[0026] 图2是示意性地表示本发明实施例的旋转环的平面图。

[0027] 图3是本发明实施例的支承部件的平面图。

[0028] 图4是本发明实施例的压紧部件的平面图。

[0029] 图5是表示现有技术例的分体式密封环的固定结构的示意性剖面图。

[0030]

[0031]

具体实施方式

[0032] 以下参照附图，根据实施例对本发明的具体实施方式进行示例性详细说明。但是，在没有特殊说明的情况下，实施例中所记载的结构部件的尺寸、材质、形状和其相对配置等不作为对本发明范围的限定。

[0033] （实施例）

[0034] 参照图1～图4，对本发明实施例的机械密封进行说明。

[0035] <机械密封>

[0036] 特别参照图1，对本发明实施例的机械密封的整体结构等进行说明。图1是表示本发明实施例的机械密封的安装状态的示意性剖面图。图1中表示沿通过机械密封转轴的中轴线的面剖开的剖面，但为了便于说明，根据需要改变了剖开位置（周向的剖开位置）。即，为了表示特征部分，在构成机械密封的多个部件或各部件的部位处，适当改变剖开位置。

[0037] 本实施例的机械密封，是具备旋转环单元100和固定环单元200的外密封件。即，通过机械密封，防止封在转轴500和壳体600之间的环形间隙的密封对象流体（R）从内周面侧向外周面侧泄漏。本实施例的机械密封为静止型的密封件，在固定环侧具有弹簧等的动作部。

[0038] 旋转环单元100具有，作为环形密封环的旋转环110；用于定位旋转环110的支承部件120和压紧部件130；及设置在旋转环110与支承部件120之间的环形的弹性部件140。旋转环110是分体式密封环，由分割开的两个分割体组合而构成环形的密封环，由支承部件120和压紧部件130夹持其外周面侧，由此将两个分割体以被定位状态固定。支承部件120与压紧部件130通过螺栓B1固定。

[0039] 上述结构的旋转环单元100被安装于转轴500。即，使安装在与转轴500固定的座环150上的传动销160，插入设置于压紧部件130的通孔131，由此将旋转环单元100安装于转轴500。在旋转环110的内周面侧形成有阶部114，在该阶部114安装有O形环O1，由此密封转轴500的外周面与旋转环110的内周面之间的环形间隙。

[0040] 固定环单元200与旋转环单元100相同，具有作为环形密封环的固定环210；用于对固定环210定位固定的支承部件220和压紧部件230；及设置在固定环210与支承部件220之间的环形的弹性部件240。固定环210是分体式密封环，由分割开的两个分割体组合而构成环形的密封环，通过由支承部件220和压紧部件230夹持其外周面侧，将两个分割体以被定位状态固定。支承部件220与压紧部件230通过螺栓B2固定。

[0041] 将上述构成的固定环单元200安装于壳体600。即，将被安装在壳体600的端面上的传动销260，插入设置于压紧部件230的通孔231，由此将固定环单元200安装到壳体600。在固定环210的外周面侧形成有环形槽214，在该环形槽214安装有O形环O2，由此密封壳体600的内周面与固定环210的外周面之间的环形间隙。

[0042] 在压紧部件230设置有用于支承弹簧的支承孔238，弹簧250安装于该支承孔238。由此，固定环单元200被推压向旋转环单元100一侧。即，相对于壳体600，固定环单元200被传动销260限制而无法在旋转方向上移动，但可以在轴向上移动。并且，由于固定环单元200被推压向旋转环单元100一侧，因此旋转环110的密封端面111不会与固定环
210的密封端面211分离。旋转环110的密封端面111和固定环210的密封端面211朝向前端变细，密封宽度都设定为1～3mm左右。

[0043] 根据上述结构的机械密封，伴随转轴500的旋转，旋转环单元100也旋转，旋转环110的密封端面111和固定环210的密封端面211保持贴紧状态而滑动。因此，能够抑制密封对象流体（R）向外周面侧泄漏。如上所述，分别利用O形环O1和O2密封转轴500的外周面与旋转环110的内周面之间，以及壳体600的内周面与固定环210的外周面之间，抑制密封对象流体（R）从上述缝隙泄漏。根据上述结构，在本实施例的机械密封中，与密封对象流体（R）接触的部件，仅有旋转环110、固定环210、和O形环O1、O2。

[0044] <机械密封的构成部件>

[0045] 参照图1～图4，对构成机械密封的部件进行更详细的说明。在构成实施例的机械密封的圆环形部件中，除了O形环O1、O2、弹性部件140、240以外的部件，从安装性的观点（必要性）考虑，均为二分割结构，即由两个分割体组合构成环形的部件。对于O形环O1、O2，弹性部件140、240，则为在圆周方向上的1处具有切断部（接缝）的结构。

[0046] 旋转环单元100和固定环单元200的基本结构是相同的。即，构成旋转环单元100的旋转环110和构成固定环单元200的固定环210，虽然剖面的形状不同，但在发挥功能的部分具有同样的结构。另外，构成旋转环单元100的支承部件120和构成固定换单元200的支承部件220使用完全相同的部件。对于构成旋转环单元100的压紧部件130和构成固定环单元200的压紧部件230，也是用完全相同的部件。因此，在以下的说明中，为简化说明，仅对旋转环单元100一侧的构成部件进行说明。

[0047] 图2为示意性地表示旋转环110的平面图。该旋转环110由SiC或氧化铝等的陶瓷（塑性材料）所构成。并且，该旋转环110例如由牵拉环形的部件而分割的两个分割体构成。在旋转环110上，设置有垂直于旋转环110的中轴线（与转轴500的中轴线一致）的垂直面112，和在外周面侧随着远离垂直面112而直径减小的锥面113（参照图1）。虽然省略了详细说明，但固定环210与旋转环110相同，也由陶瓷（塑性材料）构成，并设置有垂直面和锥面（参照图1）。

[0048] 图3为支承部件120的平面图。支承部件120为金属制部件，由两个分割体组合而构成环形的部件。并且，支承部件120具有支承旋转环110的垂直面112的支撑面121，和多个通孔122。支撑面121为垂直于转轴500的中轴线的面。在多个通孔122中，穿插有上述的螺栓B1的轴部。如上述地，固定环200的支承部件220使用与支承部件120相同的部件。

[0049] 图4为压紧部件130的平面图。压紧部件130为金属制部件，由两个分割体组合而构成环形的部件。并且，压紧部件130具有：穿插传动销160的通孔131；旋入螺栓B1的螺纹部的螺孔132；用于固定各分割体的螺栓133和134；以及上述螺栓133、134所用的螺孔135和136。在压紧部件130的内周面侧设置有锥面137。

[0050] 构成上述压紧部件130的两个分割体，如上述地，被螺栓133、134所固定。上述螺栓133和134其中之一为配铰螺栓（reamer bolt），使两个分割体形成一体，压紧部件130起到与由单个部件构成的部件相同的功能。并且，在两个分割体被形成一体的状态下，对上述的锥面137进行超精密精加工。即，精密地对上述锥面137进行精加工，以使其锥度与旋转环110的外周面侧的锥面113的锥度相等。

[0051] 虽然在平面图中未图示，但弹性部件140由PTFE等树脂材料构成，该弹性部件140在圆周方向上的1处具有切断部（接缝），通过接合该切断部而构成环形部件。上述弹性部件140被安装于旋转环110上沿垂直面112的内周面侧设置的环形槽。构成固定环单元200的弹性部件240也同样地使用与弹性部件140相同的部件。

[0052] 当组装旋转环单元100时，首先，组合两个分割体形成环形的旋转环110，紧贴旋转环110的垂直面112安装弹性部件140。在该状态下，使压紧部件130的锥面137紧贴在旋转环110的锥面113而安装压紧部件130。然后，用螺栓B1将支承部件120固定于上述压紧部件130。由此，使旋转环110固定于利用支承垂直面112一侧的支承部件120和支承锥面113的压紧部件130夹持旋转环110的外周面侧，使两个分割体（构成旋转环110的两个分割体）定位的状态。在本实施例的旋转环110中，通过在支承部件120和垂直面112之间配置弹性部件140，而隔着弹性部件140来支承垂直面112。以与压紧部件130的内周面侧的锥面137直接面接触的状态支承旋转环110的锥面113。固定环单元200的组装与旋转环单元100的情形相同。

[0053] <本实施例的机械密封的优点>

[0054] 根据本实施例的机械密封，对于作为密封环的旋转环110和固定环210，利用压紧部件130和230的内周面侧的锥面以直接面接触的状态支承设置在其外周面侧的锥面。由此，使旋转环110和固定环210在轴向和径向上准确定位。因此，能够抑制旋转环110和固定环210的倾斜等的错位。

[0055] 对于旋转环110和固定环210，由于其垂直面被支承部件120和220并隔着弹性部件140、240支承，因此即使被压紧部件130、230较强地推压，也能够抑制错位。因此，能够抑制分割部分产生阶差。此外，能够容许紧固力的误差。进一步，也能够容许作用于旋转环110和固定环210的作用力（使两个分割体分离的力）随密封对象流体（R）的流体压力的变动而变动。

[0056] 在本实施例的机械密封中，与密封对象流体（R）接触的部件，仅有旋转环110、固定环120、以及O形环O1和O2，旋转环110和固定环210的垂直面与锥面，被设置在不与密封对象流体（R）接触的位置。因此，分别构成旋转环110和固定环210的两个分割体的紧固部分不会受到密封对象流体（R）的影响。因此，不会产生由于接触密封对象流体（R）而造成紧固面的精度下降，或密封对象流体（R）中所含料浆进入紧固面，或因密封对象流体（R）造成弹性部件140、240的退化等问题。

[0057] 在本实施例的机械密封中，旋转环110和固定环210的外周侧的各锥面，随着朝向滑动面（密封端面111和密封端面211的滑动面）而直径扩大。由此，伴随密封对象流体（R）的流体压力升高而作用于各锥面的反作用力，作用于分别构成旋转环110和固定环210的两个分割体的紧固力升高的方向。因此，能够进一步提高密封性。